Herbicidní rezistence v kontextu současného intenzivního zemědělství

25. 09. 2026 Doc. Ing. Kateřina Hamouzová, Ph.D., Ing. Pavlína Košnarová, Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze Plevele Zobrazeno 2396x

Herbicidní rezistence u plevelných druhů představuje v současné době jeden z nejvýznamnějších globálních problémů pro udržitelnost konvenčních systémů hospodaření. Herbicidní rezistence je obvykle definována jako dědičná schopnost určitého biotypu plevele, která mu umožňuje přežít a úspěšně se reprodukovat po aplikaci herbicidu v dávce, která by byla za normálních okolností pro daný druh letální.

V tomto kontextu je však důležité rozlišovat rezistenci od přirozené tolerance. Zatímco tolerance je vrozená vlastnost celého rostlinného druhu, která umožňuje odolávat určité chemické látce, např. díky morfologickým bariérám nebo specifickému metabolizmu, který je druhu přirozený, rezistence vzniká jako odpověď na intenzivní selekční tlak pesticidem. Tento selekční tlak je vyvíjen dlouhodobým, opakovaným a často jednostranným používáním herbicidů se stejným mechanizmem účinku. Jelikož se v každé populaci plevelného druhu vyskytují přirozeně jedinci, kteří obvykle v důsledku spontánních genetických mutací nesou geny poskytující odolnost vůči dané látce, stanou se vlivem selekčního tlaku v populaci dominantními. Jejich potomstvo pak obvykle rovněž nese vlastnost herbicidní rezistence. Úroveň rezistence se v populaci kvantifikuje pomocí tzv. faktoru (nebo indexu) rezistence (RF), který porovnává dávky herbicidu pro potenciálně rezistentní populaci a populaci citlivou, kdy je růst populace regulován o 50 % (ED₅₀).

RI=ED₅₀ rezistentní populace/ED₅₀ citlivé populace

V ČR byla poprvé rezistence zaznamenána zhruba před 30 lety, a to primárně jako důsledek intenzivního používání triazinových herbicidů. Přestože od té doby došlo k mnoha změnám v portfoliu účinných látek, problém nejen že nevymizel, ale naopak graduje a čím dál častěji jsou zaznamenávány případy tzv. křížové a vícenásobné rezistence.

Pod pojmem křížová rezistence rozumíme situaci, kdy jeden biotyp (příp. jedinec) plevelného druhu je rezistentní k účinným látkám se stejným mechanizmem účinku. Avšak jsou popsány rovněž případy, kde je plevelný druh rezistentní vůči účinným látkám z různých skupin dle klasifikačního systému HRAC. Tento jev se pak označuje jako vícenásobná rezistence.

K pochopení příčin rezistence je nutné zkoumat její fyziologickou a genetickou podstatu. Tato znalost je také nezbytná k tomu, abychom vybrali nejefektivnější strategii v ochraně rostlin pro potlačení rezistentních populací plevelů. V dnešní době je dostupných mnoho různých metod, každá z nich má své výhody a nevýhody. Nicméně, doposud nebyla vyvinuta jednoduchá metoda, která by v krátkém časovém intervalu (např. 14 dnů) spolehlivě odhalila herbicidní rezistenci napříč plevelnými druhy, popsala její podstatu a měla tedy univerzální použitelnost.

Fyziologické mechanismy rezistence v místě účinku a mimo něj

Mechanizmy, které si plevelné rostliny vyvinuly a které brání účinku herbicidů, obecně rozdělujeme do dvou kategorií podle toho, zda se týkají přímo cílového místa působení herbicidu nebo mimo něj. Hovoříme tedy o tzv. rezistenci v místě účinku (z angl. target site resistance, TSR) a rezistenci mimo místo účinku (z angl. non-target site resistance, NTSR). TSR je nejčastěji studovaným typem rezistence, jelikož je podmíněn genetickými záměnami, které ovlivňují samotný cílový enzym nebo protein, na který se herbicid běžně váže. V rámci této rezistence v místě účinku tedy rozlišujeme dvě hlavní formy: a) strukturní záměna aminokyselin v cílovém místě, b) nadměrná exprese cílového genu. Většina herbicidů funguje na principu „zámku a klíče“, kdy herbicidní molekula (klíč) přesně zapadne do vazebného místa určitého enzymu (zámek), a tím ho deaktivuje. Změna jediného nukleotidu v DNA může vést k substituci aminokyseliny ve struktuře enzymu. Tato drobná změna konformace způsobí, že se herbicid již nemůže na enzym navázat, a tedy enzym může nadále plnit svou fyziologickou funkci. Klasickým příkladem jsou bodové záměny v genu psbA, genu als nebo genu kódujícím ACCasu. Dalším mechanizmem je tzv. nadměrná exprese cílového genu, kdy rostlina reaguje tím, že produkuje jeho mnohonásobně větší množství. V praxi tedy rostlině zůstává dostatek enzymů k tomu, aby přežila a následně mohla pokračovat v normálním vývoji.

Druhým typem rezistence je tzv. rezistence mimo místo účinku, která je z pohledu ochrany rostlin daleko složitější. Může totiž vést k tzv. vícenásobné rezistenci, tedy situaci, kdy plevelná rostlina odolává herbicidům s různým mechanizmem účinku. Tento typ rezistence zahrnuje mnoho různých procesů v rámci celého příjmu herbicidu a jeho následného transportu do cílového místa. Jedná se např. o sníženou penetraci herbicidu, změny v jeho translokaci a zrychlený metabolizmus. Posledně jmenovaný mechanizmus je tím nejběžnějším a nejvýznamnějším. Plevelná rostlina rozloží herbicid na netoxické komponenty dříve, než začne působit fytotoxicky. Tento proces je řízen různými enzymatickými skupinami, jako jsou cytochromy P450 (CYP), glutathion-S-transferázy (GST) nebo glykosyltransferázy. Ke studiu těchto mechanizmů se v praxi často využívají inhibitory těchto enzymů. Např. přídavek organofosfátu malathionu, který je inhibitorem P450, dokáže dočasně "vypnout" detoxikační schopnost rostliny a obnovit citlivost vůči herbicidu, což slouží jako spolehlivý diagnostický nástroj metabolické rezistence.

Moderní přístupy k regulaci rezistentních populací a situace v ČR

Mezi nejčastěji selhávající mechanizmy u nás i ve světě patří herbicidy na bázi inhibitorů fotosystému II (HRAC 5, HRAC 6), inhibitory ACCasy (HRAC 1) a inhibitory ALS (HRAC 2). Historicky byla herbicidní rezistence poprvé popsána v kukuřici a v intenzivně obhospodařovávaných sadech jako důsledek používání triazinů. U herbicidů na bázi inhibitorů acetolaktátsyntázy je aktuálně zaznamenán nejvyšší počet rezistentních plevelů. Selekční tlak je zde navíc urychlen vysokou účinností těchto látek a jejich plošným používáním v řadě plodin. K rozvoji rezistence vůči herbicidům však nedochází plošně u všech plevelů, ale primárně u těch druhů, které vykazují vysokou genetickou variabilitu, produkují velká množství semen a jejichž životní cyklus se překrývá s životním cyklem ošetřované plodiny.

V současné době je monitoring herbicidní rezistence plevelných druhů systematicky prováděn pracovníky České zemědělské univerzity ve spolupráci s agrochemickými společnostmi a Ministerstvem zemědělství. Výsledky jsou evidovány v české databázi na stránkách rostlinolékařského portálu MZe (obr. 1), kdy u informací o jednotlivých plevelných druzích je možné nalézt záložku s informacemi o stavu herbicidní rezistence u konkrétního plevelného druhu. Data jsou dále postoupena do mezinárodní databáze EPPO (European Plant Protection Organization, obr. 2).

Dlouhodobá sledování ukazují, že dochází k nárůstu počtu rezistentních populací a rozšiřuje se spektrum druhů i mechanizmů rezistence. Významným zjištěním je také to, že narůstá počet případů s křížovou rezistencí. Typickým příkladem je chundelka metlice, u které bylo testováno více než 1 000 populací a rezistence byla potvrzena u více než 70 % z nich. V těchto případech se převážně jednalo o rezistenci ke skupině herbicidů inhibujících acetolaktátsyntázu (HRAC 2). V omezeném počtu případů však byla potvrzena vícenásobná rezistence jak k PSII, ACCase, tak ALS inhibitorům. Největší hrozbou posledních let u tohoto plevele je právě narůstající podíl metabolické (NTSR) rezistence, což komplikuje chemickou regulaci tohoto plevele. Je však nutné podotknout, že ve většině případů jsou testovány populace, u nichž existuje předpoklad rezistence z důvodu výpadku účinnosti herbicidního přípravku. Ve velmi omezeném množství jsou vybírány plochy pro náhodný monitoring. Nicméně i v tomto případě jsme dospěli k zajímavému zjištění. V případě heřmánkovce nevonného byla u náhodně sebraných vzorků v porostech olejnin, obilnin a cukrové řepy herbicidní rezistence potvrzena u 20 % z nich.

Na území ČR byla potvrzena rezistence u celé řady plevelů, jedná se zejména o výše uvedenou chundelku metlici, psárku polní, ježatku kuří nohu, oves hluchý a rosičku krvavou. Z druhů dvouděložných byly identifikovány laskavec ohnutý, merlík bílý, lilek černý, heřmánkovec nevonný, mák vlčí a turanka kanadská. Výskyt nemůžeme vyloučit ani u dalších druhů, nicméně zatím nejsou z pohledu rezistence v centru zájmu. V posledních několika letech se u druhů uplatňujících se v širokořádkových plodinách počet případů zvýšil z důvodů zavedení herbicidně tolerantních plodin. Díky těmto technologiím narostl podíl používaných ALS inhibitorů v osevních postupech, a tudíž se zvýšil selekční tlak na cílové plevele.

Zajímavé jsou rovněž plevelné druhy, u nichž je popsána přirozená tolerance k některým herbicidům, jedná se např. o mrvku myší ocásek nebo zaplevelující kostřavojílky. U těchto druhů můžeme vypozorovat některé shodné vlastnosti. Většinou se jedná o druhy vyznačující se značnou genetickou variabilitou, adaptabilitou na podmínky prostředí, vysokou reprodukční schopností a dále schopností přetrvávat v půdní zásobě semen po delší dobu.

K rozvoji herbicidní rezistence však nepřispívá pouze chemická ochrana, ale také zpracování půdy a osevní postupy. S rozvojem minimalizačních technologií zpracování půdy bylo pozorováno rozšíření sveřepu jalového. V tomto případě došlo k rychlé selekci herbicidní rezistence také díky tomu, že proti tomuto druhu bylo registrováno velmi málo účinných látek, navíc často se stejným mechanizmem účinku. V současné době se situace ještě zhoršila, jelikož došlo k zákazu účinné látky flufenacet.

Obr. 1: Herbicidní rezistence u chundelky metlice - pozorované biotypy s potvrzenou rezistencí k úč. látce pyroxsulam (Zdroj: Rostlinolékařský portál, 2019)

Obr. 2: Databáze EPPO eviduje potvrzené případy rezistence škodlivých organizmů také na území ČR (Pozn.: databáze EPPO nezahrnuje pouze plevelné druhy, ale i další skupiny organizmů, zejména houbové patogeny a živočišné škůdce, u nichž byla prokázána rezistence vůči přípravkům na ochranu rostlin)

Závěr

Z výše uvedeného textu jasně vyplývá, že rezistence k herbicidům není jen ojedinělou záležitostí, nýbrž nevyhnutelným evolučním vyústěním intenzivního chemického tlaku v agroekosystémech. Pochopení podstaty rezistence u druhů na molekulárně-genetické a fyziologické úrovni je naprostou nutností pro to, abychom mohli definovat, zda čelíme TSR či NTSR, a podle toho stanovit efektivní antirezistentní strategii.

Zvládnutí plevelů s již potvrzenou rezistencí často není možné pouze na základě izolovaných postřiků, ale vyžaduje přesný laboratorní pre-screening, znalost genetického pozadí a hluboké porozumění mechanizmům herbicidní rezistence pro jejich cílenou regulaci. V této souvislosti se zvyšuje význam alternativních metod regulace plevelů, kde pravděpodobně budou zajímavé místo zaujímat rovněž tzv. bioherbicidy. Jedná se o přípravky na bázi živých organizmů nebo jejich metabolitů, které mohou potlačovat růst a vývoj plevelů. Vzhledem k tomu, že mají odlišný mechanizmus účinku než konvenční herbicidy, mohou představovat perspektivní nástroj pro regulaci rezistentních populací a budou zřejmě vhodným doplňkem integrované ochrany rostlin. Navzdory svému potenciálu však mají i řadu omezení, např. menší a méně stabilní účinnost, daleko větší závislost účinnosti na podmínkách prostředí (teplota, vlhkost), často druhově specifické spektrum účinnosti, a stále není dostatek těchto látek na trhu. V budoucnu lze očekávat, že bioherbicidy nebo další přístupy využívající nové technologické postupy (např. RNAi) budou hrát stále významnější roli zejména jako součást integrovaných systémů ochrany rostlin, kde doplní, nikoliv zcela nahradí, konvenční herbicidy.

Obr. 3: Testování laskavce ohnutého a merlíku bílého

Obr. 4: Výskyt rezistentního merlíku v řepě cukrové - Conviso Smart technologie

Obr. 5: Rezistence jílků a sveřepu - různé mechanizmy účinku herbicidu